CN113007594A - 一种lng过冷加注系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LNG过冷加注系统，包括LNG槽车、液氮槽车和液氮‑天然气过冷器，液氮‑天然气过冷器包括液氮换热管路和LNG换热管路，LNG换热管路的进口与LNG槽车的卸液口连接，LNG换热管路出口设有与薄膜型液罐的加注口连接的过冷LNG加注管；液氮换热管路进口通过液氮卸液管与液氮槽车的卸液口连接，液氮换热管路的出口与大气连通；液氮卸液管上设有流量调节阀；过冷LNG加注管上设有温度传感器；本发明将LNG槽车中的LNG输送给液氮‑天然气过冷器，使其与液氮换热冷却获得过冷LNG，并将过冷LNG加注到薄膜型液罐中，保证进入薄膜型液罐内的天然气均呈饱和状态或过冷状态的液相天然气，避免薄膜型液罐因罐内LNG过热蒸发造成压力过大而排放气态天然气，造成天然气资源的浪费、安全隐患和环境的污染。

Description

一种LNG过冷加注系统
技术领域
本发明属于LNG加注技术领域，具体涉及一种用于船舶薄膜型液罐的LNG过冷加注系统。
背景技术
目前，薄膜型液罐是船舶上一种主要的液化天然气大型储存容器，其属于低温常压容器，因建造成本低、工期短、储存容积大和保温性能好，得到了广泛应用。
天然气，主要成分为甲烷，其在常温常压下为蒸发气(BOG)，在常压状态下，天然气的液化温度为-162℃，蒸发气(BOG)会在该温度下冷却液化成液化天然气(LNG)，在进行LNG装卸与运输时，为了保证天然气的最大运输量，需始终将其保持在液化温度以下，避免气化。
但在液化天然气加注过程中，由于外界环境温度的影响(如管道漏热和液罐温度过高等)，使得加注管路中的部分LNG蒸发为气体，这些BOG蒸发气以及槽车内产生的气态天然气最终都会聚集在薄膜型液罐内，使薄膜型液罐压力升高。为了避免薄膜型液罐因此涨裂，需将部分BOG通过安全阀或液罐透气管排至大气中以达到泄压目的，不仅造成了天然气浪费，而且带来安全隐患，又排放大量温室气体。因此，本发明提供了一种新型LNG加注过冷系统，对加注管路中的液态LNG进行过冷冷却，避免其在加注过程中的气化。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种LNG加注过冷系统，可将加注过程中LNG过冷，保证进入薄膜型液罐内的天然气均呈液态，避免薄膜型液罐因压力过大而排放BOG，造成天然气资源的浪费和环境的污染。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种LNG过冷加注系统，包括LNG槽车、液氮槽车和液氮-天然气过冷器，所述LNG槽车上配设有LNG卸车增压撬，所述液氮槽车上配设有液氮卸车增压撬；所述液氮-天然气过冷器包括液氮换热管路和LNG换热管路，所述LNG换热管路的进口与LNG槽车的卸液口连接，所述LNG换热管路出口设有与薄膜型液罐的加注口连接的过冷LNG加注管；所述液氮换热管路进口通过液氮卸液管与液氮槽车的卸液口连接，所述液氮换热管路的出口与大气连通；所述液氮卸液管上设有流量调节阀；所述过冷LNG加注管上设有温度传感器；本发明将LNG槽车中的LNG输送给液氮-天然气过冷器，使其与液氮换热以便进一步冷却液化得到过冷LNG，并将过冷LNG加注到薄膜型液罐中，保证进入薄膜型液罐内的天然气能维持液态，避免薄膜型液罐因压力过大而排放BOG，造成天然气资源的浪费和环境的污染；同时，作业人员可根据过冷LNG加注管上的温度传感器调节液氮卸液管上流量调节阀的开度，使得过冷加注管中的LNG始终低于预设温度值，保证过冷加注管中LNG的过冷度。
优选地，所述液氮换热管路的出口通过复温器与大气连通，所述复温器的进、出口处的管路上设有温度传感器，将换热过的氮气进行升温，避免低温氮气直接排放冻伤工作人员。
优选地，所述LNG槽车有多个，所述LNG卸车增压撬的数量与LNG槽车的数量一致；所述LNG换热管路的进口处设有LNG集液管，所述LNG集液管进口通过LNG卸液管与各个LNG槽车的卸液口连接，以缩短LNG加注时间，避免加注时间过长导致大量液态天然气气化。
优选地，所述LNG集液管上设有温度传感器和流量调节阀，所述LNG集液管上还设有LNG旁通管，所述LNG集液管上的流量调节阀位于LNG旁通管进口与LNG换热管路进口之间，所述LNG旁通管的出口与过冷LNG加注管连通，所述LNG旁通管上设有流量调节阀，以便外界环境足够冷使得LNG集液管内LNG温度符合要求时，直接将符合温度要求的LNG加注到薄膜型液罐内，无需使用液氮-天然气过冷器进行LNG再冷却，以降低资源消耗。
如上所述，本发明的LNG过冷加注系统，具有以下有益效果：
本发明通过液氮-天然气过冷器对输送中的LNG进行过冷，使其温度低于临界温度，保证进入薄膜型液罐内的天然气均呈液态，避免薄膜型液罐因压力过大而排放BOG，造成天然气资源的浪费和环境的污染；此外，LNG旁通管的设置，使得用户可根据外界环境选择LNG输送通道，避免造成不必要的资源浪费。
附图说明
图1为本发明中LNG过冷加注系统的原理示意图。
附图标记说明
薄膜型液罐001，LNG槽车1，LNG卸车增压撬11，LNG气相管12，LNG液相管13，LNG卸液管14，LNG集液管15，过冷LNG加注管16，LNG旁通管17，液氮槽车2，液氮卸车增压撬21，氮气气相管22，液氮液相管23，液氮卸液管24，氮气排放管25，液氮-天然气过冷器3，LNG换热管路31，液氮换热管路32，复温器4，流量调节阀5，温度传感器6，压力表7。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所阐述的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明的一种LNG过冷加注系统，包括LNG槽车1、液氮槽车2和液氮-天然气过冷器3，LNG槽车1上配设有LNG卸车增压撬11，液氮槽车2上配设有液氮卸车增压撬21；液氮-天然气过冷器3包括液氮换热管路32和LNG换热管路31，以便LNG换热管路31中的LNG与液氮换热管路32中的液氮换热冷却至较低温度得到过冷LNG；LNG换热管路31的进口与LNG槽车1的卸液口连接，LNG换热管路31出口设有与薄膜型液罐001的加注口连接的过冷LNG加注管16；液氮换热管路32进口通过液氮卸液管24与液氮槽车2的卸液口连接，液氮换热管路32的出口与大气连通；液氮卸液管24上设有流量调节阀5；过冷LNG加注管16上设有温度传感器6；在本实施例中，LNG槽车1有多个，LNG卸车增压撬11的数量与LNG槽车1的数量一致；LNG换热管路31的进口处设有LNG集液管15，LNG集液管15进口通过LNG卸液管14与各个LNG槽车1的卸液口连接。
LNG槽车的泄液原理为：LNG槽车1中的部分LNG通过LNG液相管13进入LNG卸车增压撬11增压气化，并将气化后的天然气通过LNG气相管12送回LNG槽车1内以增加LNG槽车1的压力，使得LNG槽车1内液态的LNG在压力作用下从LNG槽车1的泄液口排出。
液氮槽车的泄液原理为：液氮槽车2中的部分液氮通过液氮液相管23进入液氮卸车增压撬21增压气化获得氮气，并将氮气通过氮气气相管22送回液氮槽车2内以增加液氮槽车2的压力，使得液氮槽车2内的液氮在压力作用下从液氮槽车2的泄液口排出。
液氮的温度低于-196℃，因此，液氮的温度必定会低于气态天然气的温度，因此，气态天然气可通过吸取液氮的冷能进行冷却液化获得液态天然气。
如图1所示，液氮换热管路32的出口通过复温器4与大气连通，复温器4的出口处设有氮气排放管25，氮气排放管25上设有温度传感器6，可检验确认换热后的液氮经复温器4升温气化为常温氮气，避免低温氮气排放冻伤工作人员；在本实施例中，复温器4包括用于加热液氮的加热装置。
如图1所示，LNG集液管15上设有温度传感器6和流量调节阀5，LNG集液管15上还设有LNG旁通管17，LNG旁通管17上设有流量调节阀5，LNG集液管15上的流量调节阀5位于LNG旁通管17进口与LNG换热管路31进口之间，LNG旁通管17的出口与过冷LNG加注管16连通，LNG旁通管15上设有流量调节阀5，以便LNG集液管15中的LNG温度符合要求，无需再冷却时，可通过LNG旁通管17、过冷LNG加注管16直接输送给薄膜型液罐001，以减少不必要的资源浪费。
如图1所示，LNG过冷系统中各管路上均设有压力表7，以监测管路压力。
使用本发明的LNG过冷加注系统进行加注时，需要先进行以下准备工作：
1、系统管路气密性检查
关闭液氮-天然气过冷器3的出口阀门，对系统中各管路充入氮气，充气压力为0.06MPa，工作人员通过发泡剂检验系统中各设备之间的法兰接口是否有气体泄漏，如有泄露及时采取措施，直至整个系统管路气密性符合要求。
2、系统管路预冷
关闭液氮-天然气过冷器3的出口阀门，对系统中各管路充入液氮，其流量小于1t/hr，直至系统管路上各测温点的温度低于-120℃。
3、将系统与需要加注LNG的薄膜型液罐001连接
将本系统中的过冷LNG加注管16与需要加注的薄膜型液罐001连接，完成系统与薄膜型液罐001的连接。
准备工作完成后，开始LNG加注作业：
(1)打开除LNG旁通管17以外所有管路的阀门；
(2)启动LNG卸车增压撬11和液氮卸车增压撬21，输送LNG和液氮，当LNG集液管15中的流量达到预设流量值时，获取过冷LNG加注管16上温度传感器6采集的温度，若该温度高于第一预设温度值(一般为-163℃，可以根据需要选择更低地温度)时，调大液氮卸液管24上流量调节阀5的开度，直至过冷LNG加注管16上温度传感器6采集的温度值始终低于第一预设温度值；若过冷LNG加注管16上温度传感器6采集的温度值低于第一预设温度值，调小液氮卸液管24上流量调节阀5的开度，当液氮卸液管24上流量调节阀5完全关闭时，过冷LNG加注管16上温度传感器6采集的温度值仍低于第一预设温度值，打开LNG旁通管17上的流量调节阀5使得LNG集液管15直接与LNG旁通管17连通输送符合温度要求的LNG，以减少不必要的资源浪费，达到节能减排的目的。
(3)当加注即将结束时(即薄膜型液罐001中LNG容量达到额定容量的90％左右)，先让LNG槽车1停车，再关闭LNG集液管15和过冷LNG加注管16上的流量调节阀5。然后关闭系统管路中的其余阀门后，将液氮槽车2停车。
(4)加注结束后，使用氮气吹扫系统管路以排净管路中残留的天然气。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种LNG过冷加注系统，其特征在于，包括LNG槽车(1)、液氮槽车(2)和液氮-天然气过冷器(3)，所述LNG槽车(1)上配设有LNG卸车增压撬(11)，所述液氮槽车(2)上配设有液氮卸车增压撬(21)；所述液氮-天然气过冷器(3)包括液氮换热管路(32)和LNG换热管路(31)，所述LNG换热管路(31)的进口与LNG槽车(1)的卸液口连接，所述LNG换热管路(31)出口设有与薄膜型液罐(001)的加注口连接的过冷LNG加注管(16)；所述液氮换热管路(32)进口通过液氮卸液管(24)与液氮槽车(2)的卸液口连接，所述液氮换热管路(32)的出口与大气连通；所述液氮卸液管(24)上设有流量调节阀(5)；所述过冷LNG加注管(16)上设有温度传感器(6)。
2.根据权利要求1所述的一种LNG过冷加注系统，其特征在于，所述液氮换热管路(32)的出口通过复温器(4)与大气连通，所述复温器(4)的进、出口处的管路上设有温度传感器(6)。
3.根据权利要求1或2所述的一种LNG过冷加注系统，其特征在于，所述LNG槽车(1)有多个，所述LNG卸车增压撬(11)的数量与LNG槽车(1)的数量一致；所述LNG换热管路(31)的进口处设有LNG集液管(15)，所述LNG集液管(15)进口通过LNG卸液管(14)与各个LNG槽车(1)的卸液口连接。
4.根据权利要求3所述的一种LNG过冷加注系统，其特征在于，所述LNG集液管(15)上设有温度传感器(6)和流量调节阀(5)，所述LNG集液管(15)上还设有LNG旁通管(17)，所述LNG集液管(15)上的流量调节阀(5)位于LNG旁通管(17)进口与LNG换热管路(31)进口之间，所述LNG旁通管(17)的出口与过冷LNG加注管(16)连通，所述LNG旁通管(15)上设有流量调节阀(5)。
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